(57)【要約】【課題】従来のマイクロ波または電磁波の照射装置では、マイクロ波または電磁波が被照射物に対して平坦または特定の電力分布で照射される様にはなっていなかった。【解決手段】本発明によれば、線状アンテナから放射されたマイクロ波または電磁波が、その一部は反射器で反射して被照射物に到達し、他の一部は直接被照射物に到達する。反射成分と前記直接成分との波の干渉を利用し、被照射物におけるマイクロ波または電磁波の電力を平坦または特定の分布とすることができる。また被照射物に密着させるカバーによって被照射物の位置決めが行われ、常に同様の電力分布にて照射を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放物線の断面形状を有する反射器と、前記放物線の焦点を含む位置に固定されたマイクロ波または電磁波の放射アンテナと、被照射物を前記反射器に対する特定の位置に密着または通過させる機構を備えたことを特徴とするマイクロ波または電磁波の照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、プラズマ発生、化学反応、あるいは物質の加熱用途等に使用する、マイクロ波または電磁波照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のマイクロ波または電磁波照射装置として、例えば図２に示す調理用電子レンジまたは同様の技術を用いた方法が普及している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかしながら、以上の技術によれば、放射したマイクロ波または電磁波が被照射物に対して均等または使用者の所望する特定の電力分布で到達する様にはなっていない。例えば、図２に示す電子レンジの場合、マイクロ波または電磁波が装置内で乱反射して被照射物に到達した結果、照射効果に予期困難なむらが発生することがあって望ましくない。【０００４】そこで、この発明は、アンテナから放射されたマイクロ波または電磁波を、被照射物に対して平坦または特定の電力分布で照射することのできるマイクロ波または電磁波照射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記課題を解決すべく、本発明は、放物線の断面形状を有する反射器と、前記放物線の焦点を含む位置に固定されたマイクロ波または電磁波の放射アンテナと、被照射物を前記反射器に対する特定の位置に密着または通過させる機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】  本発明によれば、アンテナから放射されたマイクロ波または電磁波が、その一部は反射器で反射して被照射物に到達し、他の一部は直接被照射物に到達する。これらの反射成分と直接成分との波の干渉を利用し、被照射物におけるマイクロ波または電磁波の電力を平坦または特定の分布とすることができる。また、マイクロ波または電磁波は、多くとも１回の反射で被照射物に到達するので、予期しない乱反射を回避できる。【０００７】図４にマイクロ波または電磁波の反射成分の経路について示す。電磁界の振幅は、アンテナから反射点までは距離の２乗に反比例して減衰し、反射点から被照射物までは平面波となり減衰せずに到達する。その結果、被照射物の中央付近では電力が大きく、周辺部分では電力が小さい分布となる。前記反射成分の電磁界の位相は、被照射物のある面において等しくなる。【０００８】図５にマイクロ波または電磁波の直接到達成分の経路について示す。電磁界の振幅は、アンテナから被照射物までの距離の２乗に反比例して減衰し、被照射物上の位置によって異なる値となる。前記直接成分の電磁界の位相は、アンテナから被照射物までの距離に比例し、被照射物上の位置によって異なる値となる。【０００９】図６に示す様に、被照射物の位置においては、前記反射成分と前記直接成分との波動が重ね合わされ干渉が発生する。この干渉の分布は、マイクロ波または電磁波の波長、放物線の頂点から焦点までの距離、反射器から被照射物までの距離と角度によって決定する。放物線の形状は、放物線の頂点と焦点までの距離より一義的に決定される。【００１０】例えば、図７はマイクロ波の波長を１２０ｍｍ、放物線頂点とアンテナとの距離を４６ｍｍ、アンテナと被照射物との距離を２９０ｍｍとし、非照射物に照射されるマイクロ波の電力分布を計算した結果である。合成電力は、前記反射成分または直接成分だけしか利用できない場合に比べて平坦な分布を有し、電力の値も大きい。【００１１】図８は別の例で、マイクロ波の波長を１２０ｍｍ、放物線頂点とアンテナとの距離を６１ｍｍ、アンテナと被照射物との距離を２９０ｍｍとしたときの電力分布の理論値である。合成電力は、被照射物上の２箇所に極大点を持つ分布を有する。【００１２】被照射物を反射器開口部の特定の位置に密着または通過させるための機構によって、反射器と被照射物との位置関係が保たれ、前記干渉の分布を常に一定に保つ効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  この発明の一実施形態を、図１に示す。反射器本体１は金属製であり、放物線柱形状の反射面７と、平面状の上蓋２及び底蓋３を備え、内部は空洞となっている。【００１４】上蓋２の、放物線の焦点に相当する位置に穴６が開けられ、焦点を含む位置に約１／４波長の線状アンテナ４が取り付けられる。放物線の頂点とアンテナとの距離は４６ｍｍ、アンテナと被照射物との距離は２９０ｍｍとなっている。コネクタ５は、上蓋２外部に取り付けられ、上蓋２を貫通して、線状アンテナに結合される。【００１５】本体の空洞の開口面にはガラス製のカバー８が取り付けられる。カバー８の厚さは約３ｍｍで、照射するマイクロ波の波長１２０ｍｍに対して充分に薄い。【００１６】「実施形態の効果」
この実施形態によれば、コネクタ５から給電された波長１２０ｍｍのマイクロ波は、線状アンテナ４から本体１の空洞内に放射され、その一部は放物線柱壁７で反射後カバー８を透過して被照射物９に到達し、他の一部はカバー８を透過して直接的に被照射物９に到達し、被照射物の位置においてマイクロ波の干渉を起こし電力の分布を発生させる。【００１７】この電力の分布は、図６に示す様に、前記反射成分または直接成分だけしか利用できない場合に比べて平坦な分布を有し、電力の値も大きい。カバー８は充分に薄く、電力分布に対してはほとんど影響を与えない。【００１８】カバー８を被照射物に密着させることによって、被照射物の位置決めが行われ、常に同様の電力分布にて照射を行うことができる。面積の広い被照射物に対しては、カバー８に沿って密着したまま平行移動させながらマイクロ波を照射することができる。またカバー８は、被照射物が誤って本体内部に入り込んでアンテナや反射面を破損することを防止する効果もある。【００１９】「他の実施形態」
図１の実施形熊では、電力分布が平坦となるように本体及びアンテナ位置の寸法を決定していたが、他の実施形態では、寸法を変更し、例えば照射電力分布に２つまたはそれ以上の数の極大点を持つようにしてもよい。また図１の実施形態では、被照射物を反射器開口部の特定の位置に密着または擦過させる機構としてガラス製のカバー８を採用していたが、他の実施形態では、樹脂または他の絶縁体または他の誘電体の材料としてもよい。また、カバー８の形状は被照射物の性質に応じて、格子状または網状または外枠のみの形状等としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施形態を示す図である。
【図２】従来技術を示す図として、電子レンジの一部分を示す図である。
【図３】マイクロ波または電磁波の、非照射物への反射経路を示す図である。
【図４】マイクロ波または電磁波の、非照射物への直接経路を示す図である。
【図５】マイクロ波または電磁波の、非照射物位置における干渉を示す図である。
【図６】被照射物における電力分布を平坦化した例を示す図である。
【図７】被照射物において２つの極大をもつ電力分布とした例を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】  １  反射器本体
２  上蓋
３  底蓋
４  放物線柱の焦点を含む位置に固定された線状アンテナ
５  高周波同軸コネクタ
６  線状アンテナ及び高周波同軸コネクタを接続するための穴
７  放物線柱形状の反射面
８  カバー
９  被照射物
１０  金属筐体
１１  導波管またはアンテナ
１２  被照射物
１３  筐体内で乱反射するマイクロ波または電磁波の模式図
１４  アンテナから反射点に向かうマイクロ波または電磁波の模式図
１５  反射点
１６  反射点から被照射物に向かうマイクロ波または電磁波の模式図
１７  アンテナから直接被照射物に向かうマイクロ波または電磁波の模式図
１８  異なる経路で到達したマイクロ波または電磁波が重ね合わされる点
１９  反射器を経由して被照射物に到達する成分の電力分布
２０  アンテナから直接被照射物に到達する成分の電力分布
２１  重ね合わせにより平坦化された電力分布
２２  反射器を経由して被照射物に到達する成分の電力分布
２３  アンテナから直接被照射物に到達する成分の電力分布
２４  重ね合わせにより２つの極大を有するようになった電力分布
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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